Question

【題目】近期發(fā)現(xiàn)，H2S是繼NO、CO之后的第三個生命體系氣體信號分子，它具有參與調(diào)節(jié)神經(jīng)信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問題：

（1）下圖是通過熱化學循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統(tǒng)原理。

通過計算，可知系統(tǒng)（Ⅰ）和系統(tǒng)（Ⅱ）制氫的熱化學方程式分別為________________、____________________________，制得等量H2所需能量較少的是_____________。

（2）H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應：H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610 K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中。2 min后，反應達到平衡，水的物質(zhì)的量為0.01mol。

① H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α=_______%

②從反應開始到平衡，CO2的平均反應速率為_________________

（3）在一定條件下，用H2O2氧化H2S。隨著參加反應的n(H2O2)/n(H2S)變化，氧化產(chǎn)物不同。在酸性溶液中，當n(H2O2)/n(H2S)=4時，寫出離子方程式___________________________________。

Answer 1

【答案】H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286 kJ/molH2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol系統(tǒng)（II）2.50.002mol/(Lmin)4H2O2+H2S＝SO42—+ 2H++ 4H2O

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律分別計算系統(tǒng)（I）和系統(tǒng)（II）制氫的熱化學方程式，進一步根據(jù)熱化學方程式分析比較。

（2）用三段式和轉(zhuǎn)化率、化學反應速率的公式計算。

（3）H2O2將H2S氧化，H2O2被還原成H2O，根據(jù)得失電子守恒確定H2S的氧化產(chǎn)物，進一步書寫離子方程式。

（1）系統(tǒng)（I）中發(fā)生的反應有：H2SO4（aq）=SO2（g）+H2O（l）+O2（g）ΔH1=327kJ/mol（①）、SO2（g）+I2（s）+2H2O（l）=2HI（aq）+H2SO4（aq）ΔH2=-151kJ/mol（②）、2HI（aq）=H2（g）+I2（s）ΔH 3=110kJ/mol（③），應用蓋斯定律，將①+②+③得，系統(tǒng)（I）中制氫的熱化學方程式為H2O（l）=H2（g）+O2（g）ΔH=327kJ/mol+（-151kJ/mol）+110kJ/mol=+286kJ/mol。系統(tǒng)（II）中發(fā)生的反應有：SO2（g）+I2（s）+2H2O（l）=2HI（aq）+H2SO4（aq）ΔH2=-151kJ/mol（②）、2HI（aq）=H2（g）+I2（s）ΔH 3=110kJ/mol（③）、H2S（g）+H2SO4（aq）=S（s）+SO2（g）+2H2O（l）ΔH4=61kJ/mol（④），應用蓋斯定律，將②+③+④得，系統(tǒng)（II）制氫的熱化學方程式為H2S（g）=H2（g）+S（s）ΔH=（-151kJ/mol）+110kJ/mol+61kJ/mol=+20kJ/mol。根據(jù)上述熱化學方程式，制得等量H2所需能量較少的是系統(tǒng)（II）。

（2）用三段式， H2S（g）+CO2（g）COS（g）+H2O（g）

c（起始）（mol/L）0.16 0.04 0 0

c（轉(zhuǎn)化）（mol/L）0.004 0.004 0.004 0.004

c（平衡）（mol/L）0.156 0.036 0.004 0.004

①H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α=×100%=2.5%。

②從反應開始到平衡，CO2的平均反應速率υ（CO2）==0.002mol/（L·min）。

（3）H2O2將H2S氧化，H2O2被還原成H2O，1molH2O2得到2mol電子，4molH2O2參與反應得到8mol電子，當n（H2O2）/n（H2S）=4時，根據(jù)得失電子守恒，1molH2S參與反應失去8mol電子，H2S的氧化產(chǎn)物為H2SO4，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，當n（H2O2）/n（H2S）=4時，反應的離子方程式為4H2O2+H2S=SO42-+2H++4H2O。